Einführung in die Programmierung (EPR)

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1 Goethe-Center for Scientific Computing (G-CSC) Goethe-Universität Frankfurt am Main Einführung in die Programmierung (EPR) (Übung, Wintersemester 2014/2015) Dr. S. Reiter, M. Rupp, Dr. A. Vogel, Dr. K. Xylouris, Prof. Dr. G. Wittum Aufgabenblatt 6 (Abgabe: Fr., 5.12., 9:29h online) Aufgabe 1 ( Punkte) Betrachten Sie das folgende Programm: #include <iostream> using namespace std; typedef double Matrix33[3][3]; int main(){ Matrix33 A = {{2.1, 8.3, -1.3, {-1.1, 2.3, 4, {1, -7.3, 8; Matrix33 B = {{0.9, -3, 4, {-1.1, -1.3, 19, {6, -3.3, 4; Matrix33 C; MatAdd(C, A, B); cout << "A + B:" << endl; MatPrint(C); MatMul(C, A, B); cout << endl << "A * B:" << endl; MatPrint(C); return 0; Ergänzen Sie den Quellcode um folgende Funktionen: a) Schreiben Sie eine Funktion void MatAdd(Matrix33 matout, Matrix33 A, Matrix33 B) die die Matrizen A und B addiert und das Ergebnis in die Matrix matout schreibt. Benutzen Sie hierbei for-schleifen, um über die einzelnen Einträge der Matrizen zu iterieren. Formal ist die Addition zweier n n Matrizen A = (a ij ) i,j=1...n und B = (b ij ) i,j=1...n zu einer n n Matrix C = (c ij ) i,j=1...n dabei wie folgt definiert: c ij = a ij + b ij, 1 i, j n.

2 b) Schreiben Sie eine Funktion void MatPrint(Matrix33 A) die den Inhalt der übergebenen Matrix auf dem Bildschirm ausgibt. Benutzen Sie auch hier for-schleifen, um über die einzelnen Einträge der Matrix zu iterieren. c) Schreiben Sie eine Funktion void MatMul(Matrix33 matout, Matrix33 A, Matrix33 B) die die Matrizen A und B multipliziert und das Ergebnis in die Matrix matout schreibt: matout = A B. Benutzen Sie auch hierbei for-schleifen, um über die einzelnen Einträge der Matrizen zu iterieren. Formal ist die Multiplikation zweier n n Matrizen A = (a ij ) i,j=1...n und B = (b ij ) i,j=1...n zu einer n n Matrix C = (c ij ) i,j=1...n dabei wie folgt definiert: Aufgabe 2 ( Punkte) n c ij = a ik b kj, 1 i, j n. k= Bei einem Sudoku betrachtet man 9 9 Matrizen, deren Einträge ganze Zahlen von 1 bis 9 enthalten dürfen, wobei folgende Regeln erfüllt sein müssen: 1. Alle Zahlen von 1 bis 9 müssen in jeder Zeile vorkommen. 2. Alle Zahlen von 1 bis 9 müssen in jeder Spalte vorkommen. 3. Zerlegt man die Matrix in 3 3 Unterblöcke, so müssen alle Zahlen von 1 bis 9 in jedem dieser Unterblöcke vorkommen. Um die Gültigkeit von Sudokus zu überprüfen, sollen nun die folgenden Funktionen implementiert werden: a) Schreiben Sie eine Funktion, die die Gültigkeit von Zeilen in einem Sudoku überprüft: bool SudokuRowIsValid(Sudoku s, int rowindex);

3 Diese Funktion soll true zurückliefern, falls die oben genannte Zeilenbedingung für die durch rowindex spezifizierte Zeile erfüllt ist, anderenfalls false. Dabei wird der folgende Typ verwendet: typedef int Sudoku[9][9]; b) Schreiben Sie analog zu (a) eine Funktion, die die Gültigkeit der durch colindex spezifizierten Spalte in einem Sudoku überprüft: bool SudokuColumnIsValid(Sudoku s, int colindex); c) Schreiben Sie analog zu (a) eine Funktion, die die Gültigkeit eines 3 3 Unterblocks in einem Sudoku überprüft: bool SudokuBlockIsValid(Sudoku s, int blockindx, int blockindy) Ein Unterblock wird dabei durch die zwei Indices blockindx und blockindy spezifiziert, wobei gelte 0 blockindx < 3 und 0 blockindy < 3. d) Schreiben Sie unter Benutzung der in (a)-(c) implementierten Funktionen eine Funktion, die die Gültigkeit eines Sudokus gemäß der eingangs aufgeführten Regeln überprüft und true zurückgibt, falls obige Regeln erfüllt sind, bzw. false zurückgibt, falls diese verletzt sind: bool SudokuIsValid(Sudoku s); e) Rufen Sie in der main Funktion Ihres Programms die Funktion SudokuIsValid für das folgende Sudoku auf und geben Sie auf dem Bildschirm aus, ob es sich um ein gültiges Sudoku handelt. Sudoku s = {{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, {4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, {7, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, {5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 4, {3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, {8, 9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, {6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 5, {9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8; Aufgabe 3 (3 + 2 Punkte) a) Schreiben Sie die Funktion bool StringBeginsWithSubstring(const char* str, const char* substr)

4 die true zurück gibt, falls die Zeichenkette str mit der Zeichenkette substr beginnt. Beide Zeichenketten werden wie üblich mit 0 terminiert. Verzichten Sie dabei auf Hilfsmittel aus <cstring>, wie beispielsweise strlen. b) Schreiben Sie mit Hilfe der Funktion aus (a) eine Funktion const char* FindSubstringInString(const char* str, const char* substr) die einen Zeiger auf die Stelle in str zurück gibt, an der die Zeichenkette substr zum ersten mal auftritt. Ist substr nicht in str enthalten, so soll die Funktion 0 zurück geben. Verzichten Sie auch hier auf Hilfsmittel aus <cstring>. Führen Sie unter Benutzung Ihrer Funktion den folgenden Code aus: #include <iostream> using namespace std; int main(){ const char* text = "Dieser Text besteht aus mehreren Worten"; const char* word = "meh"; const char* subtext = FindSubstringInString(text, word); if(subtext!= 0){ cout << "Der Teil des Textes " << text << ", der mit " << word << " beginnt, lautet: " << subtext << " " << endl; else{ cout << "Das Wort " << word << " ist nicht in dem Text " << text << " enthalten." << endl; return 0; Hinweis 1: Der Datentyp const char* unterscheidet sich vom bekannten Datentyp char* lediglich darin, dass man den Inhalt einer Zeichenkette, auf die ein Zeiger dieses Typs zeigt, nicht verändern kann. Hinweis 2: Alternativ zur bekannten Integer-Indizierung von Zeichenketten können Sie auch den ++ Operator auf einem Pointer nutzen, um über die Einträge einer Zeichenkette zu iterieren. Betrachten Sie dazu folgendes Beispiel: const char* str = "Hallo"; while(*str!= 0){ cout << *str << endl; ++str;

5 Information zur Abgabe: Bitte schicken Sie Ihre Lösung als *.cpp Datei an Ihren Übungsgruppenleiter per Mail. Wichtig ist, dass Sie Ihre Lösung freitags vor 9:30h abgeschickt haben. Bitte schicken Sie nur den Quellcode, nicht jedoch ihr gesamtes Eclipse- Projekt oder ausführbare Dateien.